第4章植物蛋白质的提取、加工与利用

1、 蛋白质是人类生命活动最基本的物质之一，是供给足够的蛋白质及必需的氨基酸维持健康的重要条件。 常见的用于制取植物蛋白质的植物主要有: 大豆、花生、油菜籽、棉籽、葵花籽等。 含量一般在40%左右，个别品种可高达52%。 主要是大豆球蛋白，占80-90%，另外含有少 量的清蛋白。 氨基酸组成相当完全，接近完全蛋白质。（蛋氨酸和半胱氨酸较少)。 干花生仁平均含蛋白质25-30%，其中90%为 球蛋白。它是由花生球蛋白花生球蛋白和伴花生球蛋白伴花生球蛋白 两部分组成。 溶于水、10%氯化钠或氯化钾溶液，在pH7.5 的稀氢氧化钠溶液中溶解度也很大。 利用不同饱和度的硫酸铵硫酸铵溶液，可使花生球 蛋白和

2、伴花生球蛋白分开。 含量25%，去油后的菜籽饼粕中约含35-45% 的蛋白质，略低于大豆粕中蛋白质的含量。 菜籽蛋白为完全蛋白质，不存在限制氨基酸。 与其它植物蛋白相比，菜籽蛋白的蛋氨酸蛋氨酸、 胱氨酸胱氨酸含量高，赖氨酸含量仅略低于大豆 蛋白质。 带壳棉籽含蛋白质20%左右，脱壳棉籽含蛋白质40-45%，棉籽仁提油后的棉籽饼粕，蛋白质含量高达50%，远比谷类种籽高。 棉籽蛋白在质量上近于豆类蛋白质，营养价值也比谷类蛋白高。 脂肪氧化酶氧化不饱和脂肪酸的产物造成豆腥味。 脂肪氧化酶可以催化氧分子氧化脂肪中顺1，4 戊二烯的不饱和脂肪酸及其脂肪酸酯，生成氢 过氧化物。 当大豆的细胞壁破碎后，只要

3、有少量水分存在，脂肪氧化酶就可与大豆中的亚麻酸、亚油酸等底物反应，发生氧化降解，产生明显的豆腥味。 脂肪氧化酶的耐热性较低，80是其存活界限。脂肪氧化酶脂肪氧化酶2.1 2.1 脂肪氧化酶脂肪氧化酶 胰蛋白酶抑制因子可抑制胰脏分泌的胰蛋白酶的活性，影响消化吸收，降低蛋白质的营养价值。 耐热性强，不易被破坏。胰蛋白酶抑制物温度高于100，30min，酶活性可下降90。2.2 2.2 胰蛋白酶抑制因子胰蛋白酶抑制因子2.2 2.2 胰蛋白酶抑制因子胰蛋白酶抑制因子2.3 2.3 胀气因子胀气因子 胀气因子是指大豆中存在的棉子糖和水苏糖，其含量分别占全豆的1.1和3.7； 由于棉子糖和水苏糖在人体小

4、肠中不能消化，经过大肠时，被细菌发酵而产气，引起胀气、腹泻等；2.4 2.4 脲酶脲酶 是大豆各种酶中活性最强的酶，也是大豆的抗营养因子之一，但易受热失活。 国内外均将脲酶作为大豆抗营养因子活力的一种指标酶。2.5 凝集素 凝集素是一种糖蛋白，有凝固动物体内红血球作用。 耐热性低于胰蛋白酶抑制剂，蛋白水解酶和加热均可使其失活。2.6 2.6 大豆皂甙大豆皂甙 大豆中约含0.56的皂甙，溶于水后能生成胶体溶液，搅动时像肥皂一样产生泡沫。 大豆皂甙有溶血作用，提取后可治疗心血管病。还有抗癌作用，抑制HIV病毒的效果很好。但有一定毒性，一般低于50mg/kg体重时安全。 大豆蛋白质在食品的配制、加工

5、、制取和贮藏的过程中，对产品质量能产生影响的那些理化性质。 注意：注意： 功能性在大豆蛋白质未变性的条件下才具备，一但变性，功能性就消失。 影响吸水能力的因素： 大豆蛋白的氨基酸 组成情况、带电 情况。 影响持水能力的因素： 溶胀但不溶解 粘度 凝胶网络11S 球蛋白球蛋白 在100 条件下形成可溶性聚集体。 当蛋白质浓度大于8 % ,加热100 1min 后, 形成凝胶网络结构。7S 球蛋白球蛋白 只有蛋白质浓度超过75 % ,7S 球蛋白才能形成凝胶。 起泡性是指蛋白质与气体的相互作用关系。 大豆蛋白质的体积增加率很高，分离大豆蛋白 在10分钟内，可使体积增加到620ml/mg，但时 间再

6、长，体积则开始下降。 发泡性可用于做甜食及油炸食品时起酥松作用。 乳化性是指将油和水混合在一起形成乳状液体的性能。 机理机理： 大豆蛋白质具有亲水基，同时也具有亲油基，可与水分子和脂肪结合，起乳化作用。 大豆蛋白具有成膜的特性，蛋白质分子 在加热的状况下，活性反应基团借分子 键聚结成蛋白质膜。 成膜性可对起泡性起一定的影响。 溶解度是大豆蛋白质的一个重要功能特性，大豆蛋白质在不同的溶液中表现出不同的溶解度，这种特性可作为蛋白质提取时工艺确定的重要依据。 工业生产提取大豆蛋白质： 碱碱 溶溶 酸酸 沉沉在水溶液中的溶解度 用水可以溶出原料中氮含量的80-90%。 是常规加工浸提大豆蛋白质的理论依

7、据。在酸性水溶液中的溶解度 在pH4.3左右，溶解度最低； 减小酸浓度，溶解度逐渐增加； 中性时，接近在水中的溶解度。大豆蛋白质在碱性溶液中的溶解度 溶解度高于在水中的溶解度； 当pH值超过10以后，蛋白质中的氨基酸 链容易断裂，导致蛋白质的变性。 指大豆蛋白对油脂的吸收能力。 这一功能可以使油脂含量较高的产品不 走油，在贮藏期内保持稳定 大豆蛋白能形成具有类似动物蛋白质的咀嚼感，称为大豆蛋白的组织性。 组织性是大豆蛋白可以作为各种“植物肉”产品开发的理论基础和依据。 蛋白质的变性一般认为是蛋白质分子发生了高次结构的变化，并不影响其营养价值，但往往破坏功能性。 热变性 冷冻变性 有机溶剂引起的

8、变性5.1 大豆分离蛋白的制取工艺 利用蛋白质在等电点的聚集、沉淀、偏离等电点时解聚、溶解的特性。低温脱脂豆粕清理溶解渣液分离酸析离心分离碱液调节灭菌浓缩喷雾干燥包装粉状大豆离心蛋白大豆分离蛋白制取工艺流程图大豆分离蛋白制取工艺流程图大豆清理、破碎脱皮、轧片浸出豆油脱脂白豆片含水乙醇浸提稀酸浸提SPC典型SPC膨化SPC功能FSPC典型大豆浓缩蛋白生产工艺流程图典型大豆浓缩蛋白生产工艺流程图6.1 挤压膨化技术挤压膨化技术 根据设计的目标,将调配均匀的大豆食品原料通过螺杆挤压机的高速运转来完成,具有应用范围广、工艺简便、生产能力高、产品种类多、无废弃物等优点。目前主要用于膨化浸出及生产纤维状、

9、海绵状或粒状大豆组织蛋白产品。6.2 微波加热技术微波加热技术 微波是一种频率很高(3030 万Hz) 、波长很短(0. 0011 m) 的电磁波,它以类似于光的速度直线传播。吸收微波的各个分子能按微波的频率高速往返运动,相互碰撞,彼此摩擦而产生热量,破坏微生物的生理结构而达到杀菌的目的。 利用微波加热技术可以对包装的豆制品进行杀菌保鲜、大豆原料的灭酶脱腥处理等。6.3 生物工程技术生物工程技术 该技术目前在大豆食品中已得到广泛应用,如大豆生物发酵技术、酶工程技术、生物加工技术等,主要用于大豆功能性蛋白的开发(如蛋白肽及肽类饮料) 、饮品的开发(如低聚糖饮料、乳清饮料、无糖速溶豆粉) 等。6.

10、4 超微粉碎技术超微粉碎技术 一般是指将物料颗粒粉碎至粒径在30m以下的一种粉碎技术。 在天然动植物资源开发中应用的超微粉碎技术一般达到微米级,即可使其组织细胞壁结构破坏,获得所需的物料特性。 超微粉碎技术在部分功能性食品基料的制备方面起着重要的作用,在大豆加工中主要用来生产超微蛋白粉或纤维素粉。6.5 超临界萃取技术超临界萃取技术 利用某些流体(一般用二氧化碳) 在临界点附近的某一区域(超临界区) 与待分离混合物中的某种溶质(具有异常平衡和传递改变) 在相当宽的范围内变动这一特长而达到分离的目的。 可广泛用于从固态或液态混合物中萃取所需成分。在大豆深加工中可用于对大豆皂甙、低聚糖、大豆异黄酮

11、、磷脂、维生素E 等生理活性成分进行分离。6.6 膜分离技术膜分离技术 微滤、超滤、渗透和反渗透等膜分离技术,为开发大豆功能性食品提供了非常有效的加工方法,主要用于大豆蛋白的分离和回收、低聚糖的提取、磷脂的提纯等。6.7 微胶囊技术微胶囊技术 微胶囊技术是一项用途广泛且发展迅速的新技术。 它是用特殊手段将固体、液体或气体物质包裹在一微小的、半透性或封闭性的胶囊内的过程,一般直径在5200m。其优点在于改变物态、保护敏感成分、降低挥发性、控制释放、隔离活性成分、使不溶性组分混合等。微胶囊技术在大豆深加工中常用来实现粉末油脂、粉末磷脂、生理活性物质的包埋等。6.8 高压处理技术高压处理技术 高压处

12、理技术是日本在20 世纪80 年代首先开发的技术。它是利用(12) 109 Pa 的高压,对食品进行非热处理的技术,不仅可以避免因加热引起食品品质的劣变和营养成分的破坏,还可以完整地保持食品原有的色、香、味、形。利用该技术可对大豆食品进行杀菌保鲜和大豆蛋白质的处理以及大豆生理活性物质的制备等 豆制品可分为发酵豆制品和非发酵豆制品。 非发酵豆制品：非发酵豆制品： 水豆腐类（豆腐脑、南豆腐、北豆腐） 半豆干类（白豆腐干、千张） 干豆腐类（腐竹） 卤豆制品类（香干、豆丝） 油炸豆制品类（豆腐泡、炸素虾） 发酵豆制品：发酵豆制品： 豆腐乳、豆瓣酱、酱油、豆豉等。7.1 豆腐 豆腐是中国的传统食品,属于

13、高度水化的大豆蛋白凝胶,相邻蛋白质分子通过氢键、疏水相互作用，静电吸引甚至由二硫键等化学作用结合到一起，形成三维网络结构，将水以及水溶液中的其他物质包容起来成为凝胶。1、含有不饱和脂肪酸，可以减低血液中的胆固醇，预防动脉硬化症、高血压症和心脏病。2、能强化血管、降低血压。3、对慢性肝炎、肝硬化等疾病具有食疗作用。4、对中老年人有预防健忘、痴呆等老化症的功效。（蛋黄素脂肪可以分解醋胆素）5、豆腐中的碱质，能使体内脂质代谢正常，防止发胖。6、含有大量的维生素，具有美容功效。1、大豆蛋白质的提取2、前凝胶体系3、大豆蛋白的变性大豆大豆清理除杂清理除杂煮浆煮浆滤浆滤浆磨制磨制水洗水洗浸泡浸泡计量计量上

14、脑上脑破脑破脑蹲脑蹲脑点脑点脑成品成品加压成型加压成型豆腐加工工艺流程图豆腐加工工艺流程图1、选料 豆制品的质量，很大程度上取决于原料大豆的品质。一般凡无霉变或未经热处理的大豆，无论新陈都可用来制作都制品。而以色泽光亮、子粒饱满、无虫蛀的新大豆为佳。但刚刚收获的大豆不宜使用，应存放2-3个月以上再用。2、除杂 原料大豆在收获、贮运过程中难免要混入一些杂质，这些杂质不仅影响产品的卫生和质量，也会影响机械设备的使用寿命，所以必须除去。 豆制品生产中除杂方法分为： 湿选法 干选法 3、浸泡 目的：使豆粒吸水膨胀，利于大豆粉碎后 充分提取其中的蛋白质. 程度：吸水量约为1：11：2，大豆表面 光滑，无

15、皱皮。 温度：15204、磨浆 大豆研磨时，必须随料定量进水。 为什么在研磨过程中要加水？为什么在研磨过程中要加水？ 水带动大豆在磨内起润滑作用，起冷却作用，能防止机身过热和大豆蛋白质变性；还可以使被磨碎的大豆中的蛋白质溶解分离出来，形成良好的溶胶体。 5、滤浆 主要目的是把豆糊中的豆渣分离除去，制得以蛋白质为主要分散质的溶胶体。 滤浆过程也是豆浆浓度调节过程。6、煮浆 分离后的豆浆要迅速煮沸。其目的是通过高温使豆浆的豆腥味和苦味消失，增进大豆的香味和提高蛋白质的消化率，并通过高温灭菌，保证产品卫生。 煮浆温度要求在9598之间，并在此温度保持2分钟。7、点浆 在热豆浆中加入盐卤或者石膏后，能

16、产生大量的电解质的碱性金属盐，可改变豆浆中的pH值，使它达到大豆蛋白质的等电点，使蛋白质凝固，即形成凝胶。 影响因素：温度 浓度 pH 值盐类凝固剂 石膏、盐卤、氯化钙等。 酸类凝固剂 葡萄糖酸内酯（G.D.L）7、蹲脑 蹲脑就是豆浆的溶胶转变为豆腐脑的凝脑过程，蹲脑时大豆蛋白质由分散逐渐交联成网状组织。 蹲脑时间： 2025分钟8、破脑 从豆腐脑中排出部分豆腐水的过程。9、上脑 将豆脑注入模型中进行造型。10、加压成型 使豆腐脑内部分分散的蛋白质凝胶更好的结合。 加压要适当，一般先轻后重。1、加工南豆腐的豆浆浓度比北豆腐高， 点脑温度比北豆腐稍高。2、南豆腐蹲脑后不破脑。3、南豆腐成型不加压

17、（压力小）。 豆浆煮沸降温过滤混合罐装 升温成型冷却成品7.3 豆干类半成品豆干类半成品 豆浆点浆蹲活上板压制切块半成品豆浆点浆蹲脑打花波制压制 揭片 切制半成品7.5 素制品 油炸制品 卤制品 炸卤制品 熏制品7.6 腐竹腐竹 生产原理： 热变性蛋白质分子依活性反应基团借副价键聚结成的蛋白质膜，其他成分在薄膜形成过程中被包埋在蛋白质网状结构之中，不是构成薄膜的必要成分。 原料大豆清选脱皮浸泡磨浆滤浆 煮浆揭竹烘干包装成品7.7 腐乳腐乳 以大豆为原料经过制浆、点卤、压榨、制坯、接种、腌坯、前发酵、后发酵制成的一种发酵豆制品。 汤料 豆腐坯接种前发酵搓毛腌坯装坛 后发酵成品7.8 豆豉豆豉 原

18、料大豆清选浸泡蒸煮冷却制曲 洗曲拌曲发酵干燥7.9 豆酱豆酱 大豆清选浸渍蒸熟混合冷却 接种制曲发酵成品7.10 豆乳制品豆乳制品 原理： 利用大豆蛋白质的功能性和磷脂的强乳化性在水中形成均匀的乳状分散体系。 加工工艺： 大豆清选脱皮浸泡磨浆浆渣分离 真空脱臭调制均质杀菌灌装 发酵工艺不同，酱油品质和出品率也不同；共性共性 原料处理、制曲、发酵配制、浸出淋油、成品处理常用方法常用方法 低盐固态发酵法 淀粉质原料淀粉质原料 水解后产生的糊精和葡萄糖，是构成酱油体和味的主要成分。 常用小麦或者麸皮。 蛋白质原料蛋白质原料 蛋白质含量高 脂肪含量低 没有特殊臭味 不含有毒物质食盐食盐 水分及夹杂物少

19、。 颜色洁白。 氯化钠含量高。 卤汁水 饮用水标准 含铁多会影响酱 油的香气和风味。豆粕（饼）粉碎制曲接种冷却蒸煮润水混合成品酱油加盐及配制淋油发酵麸皮水种曲食盐水食盐水酱油酿造工艺流程图酱油酿造工艺流程图原料选择（固态低盐发酵法）选择（固态低盐发酵法） 主料：主料： 豆粕豆粕 辅料：辅料： 麸皮麸皮 粉碎粉碎 豆粕：不需轧碎 豆饼：要粉碎 保证粒度 便于浸渍蒸煮 蛋白质一次变性润水目的 使水分均匀分布于原料各部位，原料吸水后变得膨胀松软，以使蒸煮时蛋白质迅速达到一次变性、淀粉充分糊化，从而溶出曲霉生长所需的营养成分及水分。加水量（气候影响较大） 按豆粕重量 110一120 熟料水分 春秋季： 48一49 夏季： 49一51 冬季： 47一48目的目的 蛋白质适度变性 淀粉糊化 杀死微生物要求 熟、软、疏松、 不粘手、无夹心， 有熟料固有的色泽和香气制曲制曲 在熟料中加人种曲，创造曲霉生长繁殖的适宜条件，使之能充分繁殖，同时产生酱油酿造所需要的各种酶类(如蛋白酶、淀粉酶、氧化酶、